Способ производства хлеба из цельного пророщенного зерна

Изобретение относится к пищевой промышленности. Способ производства хлеба из цельного пророщенного зерна включает проращивание цельного зерна, его измельчение с получением зерновой массы, добавление рецептурных компонентов, замес и брожение теста, разделку теста и выпечку зернового хлеба. Технологическую операцию проращивания цельного зерна осуществляют в водной среде, активированной за счет действующего ультразвукового кавитационного воздействия с рабочей частотой ультразвукового излучателя в интервале от 15±10% кГц и до 52±10% кГц. Общая продолжительность стадии проращивания от 11 часов до 13 часов, которое лимитируется применением импульсного, постоянного и корректирующего режимов кавитационного возмущения. Для проращивания зерна может использоваться водная среда с рН от 3,8 до 4,7 единиц. Изобретение позволяет ускорить стадию проращивания зерна при производстве зернового хлеба, а также улучшить органолептические и физико-химические свойства готового продукта. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

 

Изобретение относится к области пищевой промышленности, в частности к хлебопекарной ее отрасли, и может быть использовано для изготовления хлеба из цельного пророщенного зерна (далее, сокращенно, зерновой хлеб).

В текущее время несмотря на повышенные природные характеристики (присутствие витаминов, аминокислот, минеральных веществ и т.п.) зерновой хлеб отличается от общепризнанного хлеба из муки в сторону ухудшения своих потребительских свойств (высокая плотность, низкая пористость мякиша, клеклый внешний вид), к которому трудно привыкнуть покупателю.

Предпринимаются отдельные технологические приемы и способы, направленные на решение противоречивых естественных проблем производства зернового хлеба, мешающие стабильному выпуску конечной продукции с высокими потребительскими свойствами независимо от качества и сортности исходного сырья - промышленного зерна.

Известен способ, когда на стадии проращивания зерна с целью улучшения органолептических и физико-химических показателей качества зернового хлеба, в раствор для проращивания добавляют улучшители качества зерна в количестве 0,00005.1,0% к массе сухих веществ зерна.

Авторы считают, что в результате достигается усиления структурно-механических свойств теста, повышения его газо- и формоудерживающей способности, увеличения удельного объема, улучшение цвета, эластичности и структуры пористости мякиша хлеба, что дает возможность получить хлеб высокого качества даже из зерна со слабой клейковиной и повышенной активностью гидролитических ферментов.

В предлагаемом способе на стадии замачивания зерна вносят улучшители качества хлеба, ранее разработанные и используемые на стадии тестоприготовления стандартного хлеба из муки и представляющие собой соединения окислительного и восстановительного действия, ферментных препаратов, модифицированных крахмалов, поверхностно-активных веществ.

Недостатком данного способа является то, что при проращивании целого зерна до стадии диспергирования, и как таковой открытой поверхности активного взаимодействия эндосперма зерновки (защищенного плотными оболочками) и химических реагентов улучшителей, практически, нет. Эндосперм индивидуальной зерновки это еще не мука, прошедшая все технологические стадии мукомольного процесса.

Диффузия воды в начальной стадии проращивания зерновки осуществляется на молекулярном уровне и идет в основном через зародыш зерновки. Со временем за счет вымывания межклеточных веществ оболочка зерновки становится полупроницаемой, что позволяет несколько увеличить скорость поступления воды в эндосперм. Следовательно, процесс проращивании целого зерна не соответствует процессу подготовки тестовых заготовок при замесе мучного хлеба на улучшителях.

Вывод: добиться данным способом заявленных характеристик при производстве зернового хлеба не предоставляется возможным.

Известен «Способ производства зернового хлеба» (№2316215), взятый за прототип. Других изобретений наиболее близко соответствующих заявленному «способу…» в заявке №2016107220, как прототип, авторам не удалось найти.

Авторы изобретения, отмечая высокую прочность оболочек цельного нешелушенного зерна, что затрудняют его применение в технологии, снижая органолептические и физико-химические свойства хлеба, предлагают использовать ферментные химические препараты целлюлолитического действия, что позволит регулировать процесс деструкции полисахаридов периферийных частей зерновки и снизить продолжительность негативного воздействия температуры и воды на зерно в процессе замачивания. Отмечают, что в пищевой промышленности широко применяют ферментные препараты целлюлолитического действия Целловиридин Г20х, Biobake 721, Fungamil Super АХ. Эти препараты положительно зарекомендовали себя при применении в хлебопекарной промышленности при производстве хлеба из ржаной муки, из смеси ржаной и пшеничной муки, а также хлеба с добавками отрубей и других компонентов с повышенным содержанием структурных полисахаридов.

Ферментные препараты целлюлолитического действия применяли на стадии замачивания зерна злаковых культур. Замачивание осуществляли при pH 4,5 с использованием цитратного буфера и температуре 50°С в условиях термостата.

Как сами авторы изобретения отмечают, что под действием ферментных препаратов целлюлолитического действия происходят изменения в структуре поверхности зерновки. Ферментативный гидролиз целлюлозного комплекса происходит как на поверхностных участках целлюлозного волокон, так и внутри зерновки, когда реагент проникает внутрь кристаллических участков и нарушает их структуру (участвует 35-50% гидроксильных групп).

С целью удаления не прореагированной части ферментных препаратов и оставшихся на поверхности зерновки перед стадией диспергирования, авторы предлагают ввести дополнительную технологическую операцию промывании водой зерна перед измельчением с целью достижения экологически чистого зерна в твердой фазе.

Поставленные задачи в данном способе можно отнести к перспективным с точки зрения развития теории производства зернового хлеба, однако при реализации предложенного способа в производственных условиях возникнут ряд проблем, что приведет к частичному нивелированию заявленных характеристик.

В частности,

Во-первых, получить стабильную температуру проращивания зерна в пределах 50 градусов цельсия по всей массе проращиваемого зерна в промышленных объемах согласно предлагаемому способу будет затруднительно. Перепад температур зерновых масс при одинаковой продолжительности сроков проращивании приведет к различной конечной влажности зерновок, и как результат, существенная разница в приготовлении тестовых заготовок с последующим понижением качества зернового хлеба в общей массе.

Во-вторых, появляется дополнительная технологическая операция - промывка зерна (от остатков не прореагированного раствора) перед диспергированием, что потребует конкретных производственно-технологических решений, например, сколько времени и при каких условиях должна эта операция осуществляться для достижения 100% результата, или, например, достаточно будет частичной промывки, процент которой будет постоянно меняться. И как это все практически определять - сложная задача, если практически не выполнимая.

В-третьих, как известно, прочностные характеристики поверхности зерновок имеют большой разброс в зависимости от сорта зерна, района его произрастания, погодных условия получения урожая и т.д. что все в совокупности будет существенно влиять на количественные показатели используемых химических ферментных препаратов, их определение, и как следствие - большая затруднительность в достижении стабильных выходных характеристик зернового хлеба.

В-четвертых и главное, возникает противоречие между заявленным экологически чистым продуктом питания - зерновой хлеб, получаемый непосредственно из зерна пшеницы и зерновым хлебом, произведенным из цельного зерна, но предварительно химически обработанным ферментными препаратами целлюлолитического действия. Отсутствует логическая связка и возникает вопрос - что за зерновой хлеб будет получаться при применении данного способа.

Вывод: указанные обстоятельства вызывают серьезные сомнения, что данный способ при практическом применении может привести к заявленным положительным результатам.

В основу настоящего изобретения положена задача получения качественного зернового хлеба с стабильными и с высокими потребительскими свойствами. Для чего предусматривается осуществлять ускоренную стадию гидротермической обработки зерна за счет частичного поверхностного разрушения оболочек зерновки и достижения высокой скоростью повышения влажности эндосперма зерна, что не позволит ферментам зародыша значительно активизироваться, и как следствие, имеем частичное инактивирование автолитической активности при разложении белков и крахмала на простые составляющие. Ускоренно-оптимальное снижение прочности оболочек зерна во время стадии проращивания, позволит создать оптимальные условия для следующего этапа - измельчение.

Цель изобретения достигается тем, что в предлагаемом способе производства зернового хлеба, включающего проращивание зерна, его измельчения с получением тестовой массы, добавлением рецептурных компонентов, замес, брожение полуфабрикатов и теста, разделку теста и выпечку хлеба, технологическую операцию проращивания цельного зерна осуществляют в физико-химической активированной водной среде.

Целесообразно осуществлять проращивание целого зерна в водном растворе активированной водной среде за счет воздействия источника ультразвукового излучением с достижением кавитационного эффекта.

При воздействии на жидкости ультразвуковых волн с определенной мощностью возникает так называемый эффект акустической кавитации, которая проявляется в виде образования парогазовых пузырьков с внутренними высокими значениями давления. При акустическом воздействии на воду в режиме кавитации имеет место резкое изменение ее физико-химических свойств.

Под воздействием ударных волн поля кавитации происходит разрыв водородных связей в структуре воды (аналогичный происходящему при нагревании до точки кипения) с образованием групп молекул, обладающей большей диффузионной активностью при проникновении в капиллярно-пористые структуры «тела» зерновки. В дальнейшем эта вода образует новые водородные связи, но уже с гидроксильными группами биостенок поверхностных капилляров зерна и переходит в капиллярную форму.

При этом физико-химические свойства воды меняются настолько, что возникают градиенты давления, приводящие к разрушению целостности наружных оболочек структур зерновки. Это подготавливает зерно к дальнейшим процессам ускоренного изменения его влажности эндосперма, значительному снижению прочности поверхности зерновки и как следствия, снижения общей продолжительно процесса гидротермической обработки зерна. Что позволяет регулировать общие технологические процессы, влиять на амилазно-углеводный комплекс и тем самым обеспечивая качественные характеристики в производстве зернового хлеба в сторону улучшения выходных показателей.

При кавитационном воздействии на водную среду происходит образование гидроксильных ионов ОН и HO₂. Присутствующие в водопроводной воде ионы металлов, например, железа, кальция, образуют с перекисью водорода реактив, который является сильным окислителем для органических соединений, не образующим токсичных продуктов и обладающим, так же как и H₂O₂, сильным бактерицидным и бактериостатическим действием. Тем самым обеспечивается резкое снижение обсемененности поверхности зерновок и как следствие, практически, полная защита от био-химических последствий в производстве зернового хлеба.

Ультразвуковую кавитацию в жидкостях называют «холодное кипячение» реализуемое при относительно-низких температурах окружающей водной среды. Это способствует развитию микротрещин, диффузии влаги и разрыхлению поверхностных оболочек зерновки. Поскольку большинство ферментов зерна содержится в оболочках и алейроновом слое, то экзотермическое разложение перекиси водорода способствует эффективному разрыхлению оболочек без изменений на химико-биологическом молекулярном уровни зерна с одновременным быстрым увлажнением его эндосперма, и значительному снижению начальной прочности оболочек зерновки.

Для исследования влияния ультразвукового кавитационного воздействия на зерно в процессе гидротермической обработки первоначально использовали ультразвуковые излучатели, позволяющий создавать рабочую частоту акустических колебаний в водной среде в пределах 24±10% кГц до 42±10% кГц, постоянный режим. Мощность ультразвука варьировалась в пределах от 30 Вт до 7000 Вт, как функция массы зерна и необходимого объема активированной водной среды.

Начальная температура водной среды соответствовала комнатной t=20-22°С. В процессе гидротермической обработки зерна температура активированной среды в исследованиях поднималась незначительно и достигала максимум t=28-34°С, что соответствует ранее общепринятой терминологии «замачивание зерна в теплой среде», когда температура колеблется в пределах от 20°С до 40°С. Кислотность водной среды была нейтральной, и соответствовала показателям pH 7,0.

К вышеуказанным опытам были проведены исследования с двумя отличиями:

- что процесс проращивания зерна осуществляют в водной среде, при рабочей частоте ультразвукового излучателя в интервале (импульсный режим) от 15±10% кГц до 22±10% кГц и в интервале (корректирующий режим) от 42±10% кГц до 52±10%;

- кислотность водной среды варьировалась в интервале от pH 3,7 до pH 4,7.

Для примеров было выбрано зерно пшеницы, исходя из условия, что пшеница обладает самой высокой прочностью на сжатие как оболочек зерна, так и эндосперма.

На основании поставленных научно-исследовательских задач и проведенных опытов получены соответствующие экспериментальные результаты.

1. Экспериментальное определение изменение прочности поверхности зерновки пшеницы и ее эндосперма при проращивании в водной кислой среде (pH от 3,8 до 4,7) в условиях ультразвуковой кавитации и в сравнении с контролем - в обычной воде.

С помощью прибора «Do-corder Е 330» фирмы «Brabender» (Германия) получали энергетические параметры: крутящий момент на валу электродвигателя измельчителя и удельную интенсивность при измечении пророщенной массы зерна пшеницы.

В процессе измельчения пророщенного зерна пшеницы, значения крутящего момента на валу рабочего органа измельчителя и частоты его вращения от первичных измерительных преобразователей поступали в компьютер, где в соответствии с заложенной программой осуществлялся расчет удельной интенсивности измельчения по уравнению:

где M_крi - крутящий момент на валу измельчающего органа, Н⋅М;

n - частота вращения органов, с^-1;

G_т - масса зерновой массы, кг.

По результатам исследований построены табличные зависимости максимального момента нагрузки на шнек привода (Р/Н) от времени проращивания зерна пшеницы (Т) в кавитационно-обработанной воде с первоначальной кислотностью в интервале от pH 3,8 до pH 4,7.

Результаты испытаний представлены в таблице 1 и для сравнения результаты в обычной воде, контрольное проращивание без любой активации среды в таблице 2.

Зависимость величины нагрузки (Р), (при которой начинается процесс разрушения удельной порции зерна) от продолжительности проращивания зерна пшеницы разных сортов в водной среде с разными показателями кислотности (pH) при воздействии ультразвуком с кавитационным эффектом.

Зависимость величины нагрузки (Р), (при которой начинается процесс разрушения зерновки) от времени проращивания зерна пшеницы разных сортов в обычной нейтральной воде, когда pH 7,0 (контроль) и без внешних кавитационных воздействий.

На основании анализа полученных результатов сформулирован следующий вывод:

В процессе проращивании зерна пшеницы разных сортов в обычной водопроводной воде наблюдается снижение нагрузки, при которой начинается разрушение зерновки во всех пробах при продолжительности проращивания, начинается с 23-25 часов проращивания.

В активированной воде (за счет ультразвукового возмущения с кавитационным эффектом) наблюдается снижение общей нагрузки, при которой начинается разрушение зерновки при продолжительности проращивания зерна пшеницы аналогичных сортов в среднем через 11-13 часов. Что позволяет переходить к следующей технологической операции - измельчение зерновой массы практически в два раза быстрея ранее принятого срока.

2. Пробные выпечки зернового хлеба осуществляли следующим образом.

Зерно, пророщенное и прошедшее предварительную гидротермическую обработку ультразвуком с кавитационным эффектом (частотой акустических колебаний в общих граничных пределах от 15±10% кГц до 52±10% кГц), измельчали в стандартном измельчителе (резание + экструзия). Замес подготовленной таким образом зерновой массы с добавлением рецептурных компонентов осуществляли при помощи тестомесильной машины. Брожение теста проводили в суховоздушном термостате при температуре 29-31°С. Формование тестовых заготовок массой 200 г для подового хлеба и 400 г для формового хлеба осуществляли вручную. Расстойку тестовых заготовок проводили в расстойном шкафу Brabender при температуре 36-38°С и относительной влажности воздуха 75-80% до готовности. Готовность тестовых заготовок к выпечке определяли органолептическим способом. Выпечку проводили в лабораторной печи Brabender при температуре пекарной камеры 200-220°С. Продолжительность выпечки составляла 25 минут для подового хлеба и 50 минут для формового хлеба.

Пробы хлеба, выпеченные в лаборатории и в условиях мини-производства, анализировали через 24 ч после выпечки по следующим показателям.

Удельный объем хлеба определяли по методике, изложенной в руководстве.

Влажность мякиша определяли по ГОСТ 21094-75.

Титрируемую кислотность мякиша измеряли по ГОСТ 5670-96.

Пористость хлеба определяли по ГОСТ 5669-96.

Оценку хлеба по величине удельного объема, см³ на 100 г муки производили по формуле:

Vуд.=(Vх/Мх)×100,

где Vx - объем хлеба, см;

Мх - масса хлеба, см³;

Vуд. - удельный объем хлеба, см³/г.

Обобщенные результаты пробных выпечек представлены в таблице 3.

Показатели качества полученного хлеба.

Таблица 3

Анализ физико-химических показателей (достаточная пористость, высокий удельный объем, гостовская кислотность) полученных в результате опытных выпечек (с учетом естественных повышенных природные характеристиках зерна и соответственно зернового хлеба) позволяет отметить существенные преимущества данного способа получения зернового хлеба при условии проращивания зерна пшеницы в водной среде с pH в интервале от 3,8 до 4,7 при кавитационно-ультразвуковым воздействием.

Анализ органолептических свойств зернового хлеба (аромат, внешний глянцевый вид и стабильный вкус мякиша), полученного новым способом дает возможность сделать вывод о высоких потребительских свойствах данного вида хлеба, которому обеспечена серьезная конкурентноспособность на общем рынке хлеба, как продукта номер один.

1. Способ производства хлеба из цельного пророщенного зерна, включающий проращивание цельного зерна, его измельчение с получением зерновой массы, добавление рецептурных компонентов, замес и брожение теста, разделку теста и выпечку зернового хлеба, отличающийся тем, что технологическую операцию проращивания цельного зерна осуществляют в водной среде, активированной за счет действующего ультразвукового кавитационного воздействия с рабочей частотой ультразвукового излучателя в интервале от 15±10% кГц и до 52±10% кГц, при общей продолжительности стадии проращивания от 11 часов до 13 часов, которое лимитируется применением импульсного, постоянного и корректирующего режимов кавитационного возмущения.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для проращивания зерна используют водную среду с рН от 3,8 до 4,7 единиц.